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在數(shù)字芯片不發(fā)達的年代,空空導彈數(shù)字計算機是怎么樣的?
上世紀九十年代芯片大爆發(fā)前導彈應用數(shù)字計算機制導系統(tǒng)是比較奢侈的選擇,即使出現(xiàn)也是出現(xiàn)在高價值的戰(zhàn)略導彈、戰(zhàn)略戰(zhàn)術兩用導彈上,空空導彈作為大量消耗的一般性戰(zhàn)術導彈,基本沒有條件使用高大上的數(shù)字計算機。八十年代服役的幾種半主動彈多數(shù)使用多層插板形成制導控制信號的模擬式處理方案,比如天空閃光、阿斯派德、R-27R等導彈。
不過也有例外,美國八十年代初裝備的AIM-7M導彈就采用數(shù)字計算機制導系統(tǒng)。該彈從被動雷達信號處理到制導指令形成全部用微型處理器完成,大幅度領先于AIM-54C除外的其他同代空空導彈。數(shù)字制導系統(tǒng)相比復雜的模擬電路,體積小功耗低可靠性高,制導精度、誤差控制、可靠性均顯著優(yōu)于模擬電路,特別是數(shù)字電路可以實現(xiàn)模擬電路無法企及的改進型制導律,提高導彈追蹤機動目標性能。
AIM-7M采用半主動倒置單脈沖制導雷達,尾部有一直波天線接收載機雷達的照射直波,與前部天線接收到的目標回波混頻,消除主瓣雜波展寬,把接收機頻帶壓縮到500赫茲。接收機△/∑網(wǎng)絡接ADC轉換為離散信號,離散信號送入引導指令計算機形成導彈控制指令。引導指令計算機是一位片機,由4片amd am2900位片機構成,總字長16位。其加法運算速度比同時期蘇二七飛機的雷達計算機還要高。
引導指令計算機還包括專用的微FFT處理器,也是位片機架構,是現(xiàn)代顯卡CUDA、FPGA等高速數(shù)學運算器的前身,突出優(yōu)點是并行處理能力遠超通用處理器,特別適合快速傅里葉變換運算解題。微FFT處理器完成信號從時域到頻域的轉換,64點相參處理提高了半主動雷達的探測距離,計算出目標相對速度,與和差網(wǎng)絡形成的目標視線角速率一起送入引導指令計算機,通過比例導引律解題形成引導指令。
引導指令送入飛控計算機輸出舵面控制指令。飛控計算機還連接彈載陀螺儀、加速度計,充當捷聯(lián)式慣導系統(tǒng),有了慣導系統(tǒng)導彈就可以估算與目標的剩余距離、剩余飛行時間,為改進型比例制導律提供條件,改善導彈攻擊機動目標的性能。導彈還有第三個處理器模塊:雷達天線穩(wěn)定控制計算機,作用是控制雷達天線準確對準目標,保持彈體和天線的相對穩(wěn)定。
導彈的作戰(zhàn)程序存儲器有2kb,隨機存儲器也就是內(nèi)存為5.5kb。當時的計算機技術還無法實現(xiàn)高算力、高數(shù)據(jù)量的現(xiàn)代導引方式,所以導彈程序數(shù)量不大,有上千個字就夠用了。當時的戰(zhàn)斗機載計算機容量也不大,普遍在64kb到2048kb之間,不像現(xiàn)在動輒上g、有上百萬條指令。導彈內(nèi)部有專用的數(shù)據(jù)總線連接各計算模塊,導彈與載機間用1553數(shù)據(jù)總線連接。
AIM-7M是美國空海軍最后一代半主動彈,接任彈AIM-120更換位更先進的主動雷達制導體制。后者用符合軍標的加固商用處理器構成制導控制系統(tǒng),并且從A到現(xiàn)在的D跨度很大,制導控制系統(tǒng)經(jīng)多次改進,已經(jīng)實現(xiàn)高性能的現(xiàn)代制導律。
新一代AIM-260于去年投入低速度批產(chǎn),再過幾個月就能看到實彈。AIM-260把AIM-120的雷達艙與制導艙合二為一,為火箭發(fā)動機多留出一個制導艙的空間,提升了導彈動力性能。
俄羅斯的R-27系列也是模擬電路,R-77可能采用某種特殊類型的數(shù)字制導電路。
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